Эскизный проект червячного редуктора

Разработка эскизного проекта червячного редуктора начинается после определения геометрических размеров червячного венца и нарезанной части червяка.

а	б
в	г
д
Рис. 3.1 Последовательность разработки эскиза червячного редуктора

Эскиз выполняется с соблюдением масштаба.

Работу над эскизом рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

1. Необходимо наметить расположение проекций редуктора и провести осевые линии валов и оси проекций.

2. Вычертить по полученным размерам червячный венец и нарезанную часть червяка (рис. 3.1а).

3. Разработать конструкцию и определить размеры червяка и червячного колеса, выполнить проектировочный расчет валов (рис. 3.1б).

4. Предварительно подобрать подшипники для опор валов (рис. 3.1в). Определить размеры внутреннего пространства редуктора. Зазор между внутренней поверхностью стенки редуктора и вращающимися деталями должен быть:

мм,

где – межосевое расстояние червячной передачи.

Значение x округлить до ближайшего целого числа, но не менее 8 мм.

Расстояние между червяком и дном корпуса предварительно можно принять . Размер y необходимо уточнить после расчета количества масла, заливаемого в редуктор.

5. Выполнить проектирование валов (рис. 3.1г), подшипниковых узлов (рис. 3.1д), наметить контуры корпуса редуктора.

6. Спроектировать корпус редуктора.

Конструкции червяков

Червяки выполняют заодно с валом. Насаживаемые червяки применяются крайне редко. Основные размеры червяка (диаметры , , , длина ) определены при проектировании. Ориентировочное расстояние между опорами l определяется на стадии эскизного проектирования редуктора.

Одним из основных требований, предъявляемых к конструкции вала-червяка, является обеспечение высокой жесткости. С этой целью расстояние между опорами стараются делать как можно меньше.

Диаметр вала-червяка в ненарезанной части выбирают таким, чтобы обеспечить, по возможности, свободный выход инструмента при обработке витков и необходимую величину упорного заплечика для подшипника (рис. 3.2а).

Если диаметр червяка недостаточно большой для обеспечения нужной высоты заплечика, то необходимо предусмотреть буртик (рис. 3.2б).

При малом диаметре червяк приходится выполнять по рис. 3.2в. В этом случае заплечики выполняют как по рис. 3.2а, так и по рис. 3.2б.

а

б

в

Рис. 3.2 Конструкция цилиндрических червяков

Конструкции червячных колес

Основные размеры венца червячного колеса (диаметры , , , , ширина венца ) определены при проектировании.

Рис. 3.3 Размеры венца червячного колеса

Радиус выемки поверхности вершин зубьев колеса (рис. 3.3) определяется по диаметру червяка:

,

где – делительный диаметр червяка.

m – модуль передачи.

На торцах червячного колеса выполняют фаски с округлением до стандартного значения (стандартный размерный ряд фасок дан в табл. 3.1).

Червячные колеса небольшого диаметра (до 100-120 мм) выполняют цельными. Толщину обода в этом случае можно принять:

.

Размеры диска и ступицы принимают как у сборных колес.

Более крупные колеса изготавливают сборными для экономии дорогостоящих бронз. Диск колеса выполняют из более дешевых чугунов или сталей, зубчатый венец – из бронзы.

Нарезание зубьев червячного колеса выполняют после сборки.

Конструкция диска зависит от объема выпуска. При мелкосерийном производстве заготовки дисков получают из проката или поковок с последующей токарной обработкой (рис. 3.4а). При серийном производстве (годовой объем выпуска свыше 100 шт.) предпочтительнее изготовление штампованных или литых дисков (рис. 3.4б).

	а		б
Рис. 3.4 Конструкция диска сборного червячного колеса

Для облегчения выемки заготовки из штампа или литейной формы необходимо на ободе и ступице предусмотреть уклоны и радиусы закругления мм. Для кованных и точеных дисков радиусы закругления принимают мм.

Толщина червячного венца S: .

Толщина обода : .

Отсюда наружный диаметр диска: .

Внутренний диаметр обода: .

Толщина диска , но не менее .

Диаметр ступицы наружный :

– для стальной ступицы при шпоночном соединении и посадке с натягом;

– для стальной ступицы при шлицевом соединении;

– для ступицы из чугуна.

Примечание: Диаметр вала определяется после расчета валов.

Длина ступицы :

– меньшие значения при посадке на вал с натягом, большие – при переходной посадке;

– оптимальное значение;

Окончательно принимается после расчета соединения вал–ступица.

Редукторные червячные колеса чаще всего имеют симметрично расположенную ступицу.

Червячные колеса весом более 20 кг должны иметь 4…6 отверстий на диске для обеспечения строповки. Диаметр отверстий принимается конструктивно.

Острые кромки на торцах ступицы притупляют фасками , размеры которых принимают по таблице 3.1.

Таблица 3.1

Рекомендуемые размеры фасок

	20…30	30…40	40…50	50…80	80…120	120…150	150…250	250…500
	1,0	1,2	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0

Такие же по величине фаски можно применить и для притупления внутренней кромки обода.

Соединение венца с диском должно обеспечивать передачу большого крутящего момента и сравнительно небольшой осевой силы. Конструкция венца и способ соединения с диском зависит от объема выпуска.

При единичном и мелкосерийном производстве и небольших размерах колес ( 300 мм) венцы насаживают на диск с натягом (рис. 3.5).

Толщина обода: .

При постоянном направлении вращения червячного колеса на наружной поверхности диска предусматривают буртик (рис. 3.5а), который воспринимает осевую силу. Размеры буртика можно принять: ; . Колесо реверсивной передачи можно выполнить без буртика.

	а	б
Рис. 3.5 Крепление червячного венца с натягом

При относительно небольших натягах (или принятии натяга без расчета), для гарантии непроворачиваемости, в стык червячного венца и диска устанавливают винты (рис. 3.5б) в качестве цилиндрической шпонки (обычно по 3…4 штуки по окружности).

При больших размерах колес ( 300 мм) венец можно прикрепить к диску с помощью призонных болтов (под развертку) (рис. 3.6) или заклепок. В этом случае венец предварительно центрируют по диаметру D, сопряжение выполняют по переходной посадке.

Толщина обода: .

Рис. 3.6 Крепление червячного венца с помощью болтов

В данной конструкции необходимо предусмотреть надежное стопорение гайки от самоотвинчивания, для этого пружинные шайбы применять не рекомендуется.

При серийном производстве экономически выгоднее изготавливать колеса с венцами, получаемыми отливкой. Чугунный или стальной диск нагретый до 700…800ºС закладывают в металлическую форму, подогревают ее до 150…200ºС и заливают расплавленной бронзой. При остывании между диском и венцом возникает натяг, вызываемый усадкой затвердевающего жидкого металла венца.

Толщину венца при отливке принимают .

Диски изготавливают точением, штамповкой или литьем в кокиль. Наружные поверхности литых дисков механически не обрабатывают. Их обезжиривают и очищают от оксидных пленок с помощью химической обработки. На ободе диска предусматривают 6…8 углублений, после отливки на венце образуются выступы, которые воспринимают как окружную, так и осевую силы.

Вогнутую наружную поверхность диска (рис. 3.7а,б) получают точением. Поперечные пазы получают радиальной подачей фрезы: дисковой (рис. 3.7а) – перпендикулярно оси вращения колеса или цилиндрической (рис. 3.7б) – параллельно оси вращения. Размеры пазов: ; .

Углубления на ободе диска можно высверливать (рис. 3.7в).

На рис. 3.7г,д показаны диски с пазами, получаемые при литье диска в кокиль.

Рис. 3.7 Конструкция червячных венцов, получаемых отливкой